皮膚過敏症に対するマスト細胞の役割
ーマスト細胞欠損動物を用いた検定法の開発 —大阪大学医学部

北村幸彦

Mast cell-deficient rats and mice were characterized in molecular and cellular lev­
els. The Ws locus of rats and the W locus of mice encode the c-kit receptor tyrosine ki­nase. The Ws locus is a 12 base deletion at the tyrosine kinase domain of c-kit. The.
cW" , W" and WI are three different point mutations of the tyrosine k.mase domam ofJi
the W (c-kit) locus. The molecular characteristics of the W c, W" and W r mutant
alleles were consistent with the numbers of skin mast cells in heterozygous and homozy­gous mutant animals. The coding region of the W sh mutant allele was normal, but the c-kit gene was not transcribed in cultured mast cells derived from the spleen of W'h /W'hmice.

言緒．

1-9に結合しているIgE分子が多価の抗原により架橋されることによりはじまる。IgEレセプタ ー分子同士が架橋されたマスト細胞と好塩基球は好マスト細胞は皮腐など外界と接する器官の結合

塩基顆粒を放出し、好塩基顆粒に含まれる活性物組織に多く存在する細胞で、表面には高親和性の質により炎症反応がひきおこされるのである。

ーが存在し、細胞質内には好塩基性化粧品に対する過敏反応の中には、1)マスト色素により染色される顆粒を持っている。この好細胞あるいは好塩基球が存在しなければ起こらな塩基性顆粒にはヒスタミンや蛋白質酵素とともに、い即時型アレルギ ー 反応、2)マスト細胞の存在プロテオグリカンが含まれており、好塩基性色素は必須でないが、マスト細胞が存在すれば、そのIgEレセプタと結合するのはこのプロテオグリカンである。表反応が増強される反応、3)マスト細胞が関与し面に 高親和性IgEレセプタ ー を発現することと、ない反応、の3種類が含まれていると考えられる。

ヒ又タミンを含む好塩基顆粒を細胞質内に含むこ

本研究の本来の目的は、マスト細胞を遺伝的に欠とは、マスト細胞と好塩基球か共通に持つ特徴で損するマウスとラットを用いて、この3種類の反あり、この2種類の細胞のみが即時型アレルギー反応のエフェクタ ー 細胞として働く。
即時型アレルギ ー 反応は、マスト細胞あるいは好塩基球の表面に発現しているIgEレセプタ応を区別する検定法を開発することであるが、マスト細胞欠損動物について、最近その原因遺伝子

ーRoles of Mast Cells on Skin Hypersensitivity:
Development of Evaluating Sys­
tern by Using Mast Cell­
Deficient Animalsが明らかにされたことによって、マスト細胞欠損の原因を分子レベルで解析できるようになった。
そこで本研究では、使用するマスト細胞欠損動物の分子レベル、細胞レベルの解析が中心となった。

2. 材料と方法

Yukihiko Kitamura
材料と方法については、本研究助成金によってMedical School
Osaka University

出版することができた原著論文に詳しく書いてあ-72-

皮膚過敏症に対するマスト細胞の役割るので省各する。なお上記論文は本報告宣に添付型アレルギ ー 反応のエフェクタ ー 細胞であり、とする。

もに多分化能血液幹細胞の子孫であるが、電子顕微鏡でみると、容易に区別し得る細胞である。マ

3. 主な結果

ウスけ好塩基球の数が極端に少なく、また血液蘊も 少ないために、好塩基球の研究には不向きで

3. 1

マスト細胞欠損ラットあった。我々はc-kit遺伝子座の小欠失のためにー

我々は八木記念パ クの丹羽と近藤によって発マスト細胞を欠損しているWs/Wsラットを用い見されたWs/Wsラットがマスト細胞を欠損してて、マスト細胞と好塩基球の分化制御機構の相違いることを見つけ、さらにWs遺伝子座がマウスについて研究した。
Ws/Wsラットに消化管寄生虫Nippostrongy­

において、マスト細胞の分化に重要な役割をはたすW遺伝子座と同様にc-kitレセプター・ タイ

lus brasiliensis (NB) を感染させると、好塩ロシンカイネ ー スをコ ー ドしていることを示した。

基球数は50倍以上に上昇する。この上昇の程度

マスト細胞の存在は、通常組織片を好塩基性色は ＋／＋ラットと の有意差が な い が 、 ne gative

素で染色して調べている。好塩基性色素で染色さcontrol として用いたヌ ー ドラットでは、好塩基れるのはプロテオグリカンである。マスト細胞の球の増加反応はまったく起こらない。NBを感染分化過程において、プロテオグリカンを含む好塩させたWs/Wsラットでは皮膚 のマスト細胞は甚顆粒の出現により、高親和性IgEレセプタ

ーまったく増加しない。 消化管ではNB感染前には(Fee RI) の発現の方が早く起こると考えられ存在しなかったマスト細胞が出現するが、＋／＋ー RNAラットの10%程度にとどまる。ヌ ー ドラットで(mRNA) の発現をWs/Wsラットと正常対照

はNB感染による消化管マスト細胞の増加がみら（＋／＋）ラットの皮膚組織から抽出したRNAをれないが、ヌ ー ドラットの皮膚には＋／＋ラットの逆転写酵素でcDNAにかえ、 PCR で増幅した後皮膚 よりもむしろ多数のマスト細胞が存在するに、 Southern blot を行って調べた。 またWsl（発表論文5)。ているので、 Fee RIのメッセンジャ

Wsラットと＋／＋ラットの皮膚切片を用いてin皮膚のマスト細胞は結合組織型、消化管のマス

situハイプリダイゼ ションを行い、Fee RIを卜細胞は粘膜型に分類されているが、結合組織型発現している細胞を同定した（発表論文3)。

マスト細胞、粘膜型マスト細胞、好塩基球の分化ー+/+ラットの皮膚では、Fee RIのmRNAの制御を主に行っている細胞は上記の実験結果から、存在をcDNAのSouthern blot で検出でき、発結合組織型マスト細胞の分化制御は線維芽細胞、現している細胞をマスト細胞と同定できたが、粘膜型マスト細胞の分化制御は線維芽細胞とTリ

Ws/Wsラットの皮膚ではFee RIのmRNAをンパ球の両方、好塩基球の分化制御はTリンパ球発現している 細胞は存在しなかった。Ws/Wsと考えられた（発表論文5と7)。

ラットの皮膚は好塩基性色素で染色される分化し線維芽細胞の生産するマスト細胞と好塩基球のたマスト細胞だけでなく、Fee RIのmRNAを主な分化制御因子はstem cell factor (SCF)、発現した段階のマスト細胞の前駆細胞も欠損してTリンパ球の生産する主な分化制御因子はインいることがわかった（発表論文3)。

タ ー ロイキン3 (IL-3) であることはわかっているので、結合組織型マスト細胞、粘膜型マスト3.2

マスト細胞と好塩基球の分化統御機構の細胞、好塩基球の主な分化制御因子は表lのよう相違にまとめられた。

マスト細胞と好塩基球は前述したように、即時-73-表1

マスト細胞と好塩基球の主な分化制御因子
胞

細主な分化制御因子

結合組織型マスト細胞

SCF

粘膜型マスト細胞

SCFとIL-3

好IL-3

塩基

結果として、細胞種特異的にc-kitの転写が障害球していると考えられた（発表論文1)。

4. 考 察SCFがc-kitレセプタ ー ・ タイ ロシンカイ

3. 3

ネ ー スに結合することによって始まるシグナルが、マウスc-kit遺伝子異常とマスト細胞数マウスではc-kit遺伝子座の突然変異が数多くマスト細胞の分化・増殖•生存にきわめて重要な知られており、 その中には日本で発見されたもの役割を演じていることが、 c-kit遺伝子に異常をもある。 我々は日本で発見されたWr

ユニ ー クな症状を示すw とw

shJicnとw と、について、 突持つマウスとラットを解析することにより明らかになった。

然変異遺伝子の分子レベルの異常と皮膚マスト細すでに述べたように、 マウスとラットでは繊維胞数の間の関係を調べた。
rJ c
図1で示すようにW i 、 W尺w はいずれ芽細胞が生産するSCFに加えて、 Tリンパ球が生産するIL-3も、 粘膜型マスト細胞の分化制御もc-kitレセプ ー ・タイロシンカイネ ー スのタイに関係しているが、 ヒトではIL-3のレセプタ ーロシンカイネ ース部位の点突然変異であるが、を持ったマスト細胞は知られておらず、 SCFが各々の突然変異遺伝子のホモ、 あるいはヘテロ動

現在までにわかっている唯 一のマスト細胞の分化物の皮膚マスト細胞数を説明しうるような分子的制御因子である。 一 方IL-3はマウス ・ ラットば異常を示した（発表論文6)。

かりでなくヒトにおいても好塩基球の主要な分化制御因子である。

c,.,,c,11"1●'"""'●lo

本研究の当初の目的はマスト細胞欠損動物を用

Kloa,eA'I P Dhull"gSi0< (622)

Aotopl""pl,o,yl,Oio,,
Sl0< (821)

いて、 皮窟過敏症に対するマスト細胞の役割を調SI'(1-2'1べることであったが、 研究の進展上、 主としてマスト細胞欠損動物の性格付けを分子レベルで行うことになった。 現在では分子レベルでの性格付け"""'"''0『'""""記i,1 =ldoe"3-590 5R2Rl683 IR)5t>
A
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固1

種々の突然変異マウスにおけるc-kit蛋白質。
アミノ酸はinitiation codonからの番号で示してある。 mis-sense突然変異はアミノ酸を1字の記号で示す。 略号： SP, シグナルペプタ
イド； TM、細胞膜貫通部位； aa, アミノ酸

ところがw

sh

については、 コ ー デイング領域に異常を認めないにもかかわらず、 W

sh/Wsh由来の培養マスト 細胞は、 c-kit のmRNAをなしには、正しい研究材料とみなされにくくなっているからである。 今後は改めてマスト細胞欠損動物による皮膚過敏症の研究を行いたいと考えている。
特にWs/Wsラットについては、 我国で発見されたものであり、 Ws/Wsラットの性格付けについての我々の論文が出版されるにつれて、 外国からも分与の希望が多く寄せられている。 遺伝的な背景と微生物コントロー ルの両面でWs/Wsラットは実験動物として完成されつつあり、 今後の利用が期待できる。

まったく発現していない。 小脳、 睾丸、 牌臓ではc-kitのmRNAを認めたので、 w

sh突然変異遺伝子は、 c-kitの調節領域に異常が起こり、 その-74-

発表論文
1) Teno T, Tsujimura T, Koshimizu J, Kasuga1

皮膚過敏症に対するマスト細胞の役割

T, Adachi S, Isozaki K, Nishikawa SI, Mori­

T, Tei H, Nishimune Y, NomuraS and Kita­

moto M, Nishimune Y, Nomura S and Kita­

mura Y: Mast cell number in the skin of het­mura Y : c-kit gene was not transcribed incultured mast cells of mast cell-deficient W''

erozygotes reflects molecular nature of c-kitmutation. Blood 81 : 2530-2538, 1993.

IW''mice that have normal number of ery­7) Arizono N, Kasugai T, Yamada M, Okada M,throcytes and normal c-kit coding region.

Morimoto M, Tei H, Newlands GFJ, MillerBlood 80 : 1448-1453, 1992.

HRP and Kitamura Y: Infection of Nip­

2) Jippo-Kanemoto T, AdachiS, Ebi Y, Matsu­

postrongylus brasiliensis induces develop­da H, Kasugai T, NishikawaSI and Kitamu­

ment of mucosal-type but not connective tis­ra Y : BALB/3T3 fibroblast conditioned

sue-type mast cells in genetically mast cell­

medium attracts cultured mast cells derived

deficient Ws/Ws rats. Blood 81 : 2572-2578,

from W IW but not from mi/mi mutant mice,

1993.

both of which are deficient in mast cells.

8) Kitamura Y, Kasugai T, Morimoto M, Tei H,Tsujimura T, Niwa Y, Yamada M and Ari­

Blood 80 : 1933-1936, 1992.
3) Onoue H, Maeyama K, NomuraS, Kasugai T,

zono N : Development of mast cells and ba­

Tei H, Kirn HM, Watanabe T and Kitamura

sophils. Usefulness of mutant mice and rats.

Y : Absen,a of immature mast cells in theProgress in Allergy and Clinical Immunology

skin of Ws/Ws rats with a small deletion at(eds, Miyamoto T, Okuda M) , Hogrete &tyrosine kinase domain of the c-kit gene. AmHuber Publishers, Tronto, PP 477-484, 1992.

J Pathol 142 : 1001-1007, 1993.

9) Kitamura Y, Kasugai T, NomuraS and Mat­4) Jippo-Kanemoto T, Kasugai T, Yamatodam

suda H : Development of mast cells and ba­

A, Ushio H, Mochizuki T, Tohya K, Kimurasophils. In Immunopharmacology of Mast

M, Nishimura M and Kitamura Y : Super­

Cells and Basophils ( ed, Foreman JC )normal histamine release and normal cyto­

Academic Press, London, PP 5-27, 1993.

toxic activity of beige ( Chediak-Higashi10) Kitamura Y, Kasugai T, Arizono N and Mat­syndrome) rat mast cells with giant gran­suda H : Development of mast cells and ba­

ules. Arch Int Allergy Immunol 100: 99-106,

sophils : Processes and regulation mecha nisms. Am J MedSci, 306 : 185-191, 1993.

1993.
5) Kasugai T, Okada M, Morimoto M, Arizono11) Hirata T, Morii E, Morimoto M, Kasugai T,N, Maeyama K, Yamada M, Tei H, DohmaeTsujimura T, HirotaS, Kanakura Y, Nomu­

K, Onoue H, Newlands GFJ, Watanabe T,

ra S and Kitamura Y : Stem cell factor in­Nishimune Y, Miller HRP and Kitamura Y :duces outgrowth of c-kit-positive neurites

Infection of Nippostrongylus brasiliensis in­and supports the survival of c-kit-positive

duced normal increase of basophils in mastneurons in dorsal root ganglia of mouse em­bryos. Development, 119 : 49-56, 1993.

cell-deficient Ws/Ws rats with a small dele­tion at the kinase domain of c-kit. Blood 81 :12) Kasugai T, Oguri K, Jippo-Kanemoto T,Morimoto M, Yamatodani A, Yoshida K, Ebi

2521-2529, 1993.
6) Tsujimura T, Koshimizu U, Katoh H, IsozakiY, Isozaki K, Tei H, Tsujimura T, NomuraS,K, Kanakura Y, Tono T, Adachi S, KasugaiOkayama M and Kitamura Y: Deficient dif-75-

ferentiation of mast cells in the skin of mi/mimice : Usefulness of in situ hybridization forevaluation of mast cell phenotype.

Am JPathol. 143 : 1337-1347, 1993.
13) Morimoto M, Kasugai T, Tei H, Jippo­
Kanemoto T, Kanakura Y and Kitamura Y
Age-dependent amelioration of hypoplastic
anemia in Ws!Ws rats with a small deletion at
the kinase domain of c-kit. Blood, 82 : 33153320, 1993.

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